人工湿地对西湖非点源污染源的治理研究_王晓玥

第18卷第6期2001年12月杭州师范学院学报(自然科学版)JournalofHangzhouTeachersCollege(NaturalScience)Vol.18No.6Dec.2001收稿日期:2001-09-05基金项目:欧洲联盟资助项目(ERBIC18CT960059)作者简介:王晓(1971-),女,浙江湖州人,杭州师范学院生命科学学院讲师,硕士,主要从事植物生理生态学、环境生态工程方面的研究.文章编号:1008-9403(2001)06-0006-05人工湿地对西湖非点源污染源的治理研究王晓1,徐青山2,葛滢3(1.杭州师范学院生命科学学院,浙江杭州310012;2.杭州园文局,浙江杭州310006;3.浙江大学生命科学学院,浙江杭州310012)摘要:运用种植菩提子(Coixlacryma-jobiLinn.)和美人蕉(CannaindicaLinn.)的下行-上行流人工湿地系统处理西湖非点源污染源,研究湿地系统中植物的生长和湿地对污水的净化效果.结果表明:两种植物在湿地中都有良好的长势,菩提子在79月处于快速生长期,1011月生长减缓;美人蕉前期生长缓慢,后期加快.构建的人工湿地充氧能力较强,对总氮的去除率维持在73%以上,总磷的去除率为49%71%,出水水质总体达到国家Ⅱ、Ⅲ类地面水标准.因此该人工湿地可用于中等程度污水的治理,菩提子和美人蕉是本地区人工湿地较为适宜的植物种类.关键词:人工湿地;下行-上行流;非点源污染;去除率中图分类号:Q948.116文献标识码:A当前,在我国乃至全世界,水污染已成为人们所面临的最严重的环境问题之一.运用人工湿地处理污水是一种经济有效、运行稳定的新型生态工程,国内外已有不少有益的尝试[14].但目前各国建立的人工湿地主要集中在温带,对热带、亚热带环境条件下人工湿地运作研究较少,尤其对人工湿地中的优势种———植物如何发挥净化作用,没有引起足够的重视.对植物在净化中的作用、在污染环境中的生长活力及适宜于热带、亚热带地区湿地栽种的植物种类,更缺乏系统的研究[1,5].同时已建的湿地占地面积都较大,因而怎样根据具体要求进行特定的湿地设计,也是湿地应用上面临的障碍之一.发展中国家尤其在我国,由于人多地少,资金与技术有限,建立人工湿地系统应有着广阔的应用前景,如能将人工湿地与各种用途的种植土地相结合,应更有发展潜力,因此植物种类的选择也是需要深入研究的问题.鉴于以上设想,一批来自欧洲和中国的专家,组成了一个多学科的科学小组,运用人工湿地,进行热带、亚热带水再利用生物技术的研究.本研究即为该合作项目的一部分,在前期无基质栽培选种试验的基础上,借鉴欧洲较先进的芦苇床技术,结合我国实际,采用新型的下行-上行流设计方案,选用当地生长快、生物量大又具有一定经济价值的植物种类构建人工湿地,测定湿地中植物的生长情况及湿地对各污染物的去除率,以探讨这一新型的生态工程在理论和应用上的可行性.1材料与方法1.1人工湿地概况本研究构建的人工湿地位于杭州市西湖区西侧龙泓涧向西湖入水口处.该溪流汇集了村民生活污水、农田和茶园灌溉渗出水以及水产养殖塘出水,最后排入西湖,为非点源污染水源.该湿地分为上下两塘,每塘面积为81m2,底部和四周以水泥墙封闭.每塘自下而上分层铺有砾石、沙作为基质.上塘基质表面均匀布有输水管,下塘管道埋于基质中.污水由水泵抽提后进入湿地前部贮水箱,缓冲后沿管道匀速流入上塘,向下沉降,经上、下塘的连通口进入下塘,由下塘出水口排出.自1998年5月起,向人工湿地内间歇式注水,保持湿地的连续运转状态.1.2栽培植物人工湿地的栽培植物选用菩提子和美人蕉.菩提子为多年生植物,原产亚洲热带地区,杭州多为栽培,作为草鱼饵料,有较高的经济利用价值,但对其去污能力的研究尚未见报道.美人蕉为常见的庭园观赏植物,已有研究表明美人蕉在污水中有良好的长势,并能大大提高污水中总氮和总磷的去除率[6].于1998年7月初分别将菩提子和美人蕉栽入湿地的上、下塘,同时在上塘种植若干株美人蕉,下塘种植菩提子,以作为对照,比较同种植物在不同塘内的生长状况.1.3分析测试植物生长分析:自7月底始,定期进行生长分析.为不对植物造成破坏性损伤,只测量菩提子和美人蕉的株高,计算平均株高和相对增长速率[7].水质分析:于1998年8月起每月进行一次,测定入水和出水的总氮(TN)、硝氮(NO-3)、氨氮(NH+4-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、溶解氧(DO).其中TN和TP采用过硫酸盐氧化法同时测定[8],其余均参照水和废水监测分析方法测定[9].计算各指标的去除率,公式为R(%)=(C入-C出)C入×100%,式中C入、C出分别为入水和出水中各指标的浓度.2结果与分析2.1菩提子、美人蕉的生长状况菩提子和美人蕉于7月初栽入